目前国内各种非开挖修复技术对比分析

目前国内各种非开挖修复技术对比分析1 前言西气东输使天然气大面积置换人工煤气，极大的促进了我国经济的发展，但也给城市的旧管网带来了安全维护上的问题，天然气的进入使原有城市埋地管道中的煤焦油、奈和灰粉从管壁上干燥脱落，造成管道堵塞。

承插口及蚀点泄漏，造成安全隐患，而大面积开挖更新改造是不现实的。

目前世界上主要采用3种方法防止上述漏气现象形成的事故隐患，这三种方法是：安装加湿器、天然气与人工煤气混输，这两种方法主要是保持原管道内的湿度，维持原管道运行环境的稳定性，但不能从根本上解决结垢及管道腐蚀泄漏问题。

第三种方法便是采用非开挖修复技术对老管道进行大面积修复。

因非开挖修复施工速度快、造价低，从根本上解决管道运行安全隐患的同时，还保护了道路环境，深受各地管网管理部门的欢迎。

因非开挖技术种类较多，性能特点也不尽相同，怎么样科学选用非开挖修复技术就成了各地管道维护部门非常关注的问题。

2 埋地管道采用非开挖内衬技术整体修复的社会原因城市人工煤气改输天然气后，全面开挖更换新管，工程量巨大，显然不能短时间内全面解决问题，尤其是开挖带来的城市道路破坏，环境的污染，交通的堵塞，巨大的投资，都是社会各方面很难接受的，特别是近年来随着社会经济的发展，地下各类管线密布，地下资源很紧张，许多城市开挖埋新管已无管位。

于是国外便率先开发出来了一系列的非开挖管中管内衬修复的工艺技术，并在社会上迅速推广应用。

较好的解决了天然气置换后垢层的清理，密封圈及蚀点泄漏问题，消除了不安全隐患，增加了管道的输气量和承压能力，这种技术并且得到了我们国家管理部门的认可，建设部主持编写的燃气管道采用内衬修复技术的相关规范草稿也已经完稿。

目前社会上管中管内衬的相类似的工艺技术有多种，它们的技术特点是什么？需要注意的问题是什么？如何选用？便成为了各级管网管理部门最想了解的问题。

3 目前国内非开挖内衬修复技术现状近年来，国内开始出现的非开挖修复地下管线的管中管技术是在借鉴国外技术的基础上在工程中不断总结提高，使这一非开挖技术逐步走向成熟，并开始被人们广泛接受。

据不完全统计。

近几年全国各地燃气、自来水、排水、石油化工行业每年非开挖管中管修复地下管线的工程总造价均在1亿元人民币以上。

今年，非开挖修复地下管线的方法更是被更多的业内人士看好。

究其原因主要是因为，非开挖管中管技术修复地下管线可以不用大面积全线破路开挖，保护了原有道路环境免遭大规模破坏，无机械和粉尘污染，不阻塞交通，特别是其独特的技术方法，可以使因无管位或其它管线占压等原因无法开挖更新的管线的修复难题迎刃而解。

由于非开挖技术没有路面恢复时间，大幅缩短了管网改造修复的时间。

非开挖管中管技术修复后的管线内壁光滑，摩擦阻力小，不易结垢，阻止了管线的再腐蚀，达到了堵漏、提压、减阻的目的，相对增加了输送量20%以上。

由于其材性缓结构的特性，有些地区在直饮水工程中也尝试使用了此项技术。

今年初，中石化系统的宏福公司新铺47km工艺水回收管道，边安装边内衬，大大延长了管道的使用寿命。

使用管中管技术修复后的管线使用寿命，理论上认为，无论是翻转法使用的树脂还是穿插法使用的PE材料，只要不是外力破坏，在无光氧老化的地下，其寿命应该在30年-50年以上。

任何技术都有它的两个方面，非开挖管中管技术也有它的缺陷，与开挖换新管比，技术工艺相对复杂，工程风险较大，需停气停水修复，对不能停输管线只能采取导输方法施工。

因此增加了修复费用。

管中管技术修复后的管线因外力破坏或人为增加装置的修复有技术难点，至少需要有经过专门培训的人员进行修复。

需要说明的是，非开挖修复地下管线并不是一点也不开挖，这种工艺需要在埋地管线的三通处、阀门等装置处和拐点处开挖作业坑，进行专业技术修复及装置的更新与维护。

目前各类管中管非开挖修复技术一次作业长度视管线状况不同在50m至1000m之间。

作业管径在100mm至1500mm之间，而且均能满足各类管线的承压要求。

近年来，更是由于非开挖技术从机械设备加工，材料的制造到配方的研发等全面实现了国产化，工程成本已大大低于换新管的成本，加速了非开挖修复地下管线的管中管技术普及推广的速度。

这项技术必将在应用中不断获得完善和提高。

4 国内非开挖内衬工艺中相似工艺的技术对比分析内衬法修复技术是非开挖修复各类埋地管道的重要工艺技术。

内衬PE管技术与内衬环氧树脂或不饱和树脂技术是国际上非开挖内衬修复各类埋地管道使用最多技术中的主流技术。

这两大类技术在实际应用中，由于施工队伍技术水平不同，对要点的理解也有差异，以至于施工工艺完全不同。

正确分析内衬技术中的不同工艺在技术特点上的区别，对于保证各类埋地管道的工程修复质量，延长管道使用寿命是非常重要的。

4.1 内衬等径PE管不同工艺的技术对比分析非开挖等径内衬PE管技术是将外径与被修埋地管道内径相等或相匹配的PE管衬入被修管道中，形成有一定内外承压能力的PE管中管，此种技术可根据被修管的质量情况与管道压力要求重新设计内衬PE管的承压能力，甚至可以内衬完全独立自承压的厚壁PE管。

由于此种技术工艺风险小，施工速度快，很快便成为了内衬工艺中的主流技术。

但是，内衬PE管技术又因施工工艺的不同，技术特点也不同，因此，工程质量工艺难度和被修管道的使用寿命也不同。

4.1.1 内衬等径PE管的挤缩工艺与拉缩工艺的技术对比分析内衬等径PE管技术源于人们发现PE材料在一定范围内有变形后恢复的记忆功能。

于是人们便设计出了一系列方法，使PE管材缩径后穿插进被修管道中，然后利用其记忆功能或辅以打压，使之涨紧在被修管的内壁上，完成内衬修复工作。

由于工艺不同，技术特点也有差异。

4.1.2 等径PE内衬横向挤缩工艺的技术特点分析纯物理挤缩内衬法是将PE管横向分子挤压缩径，缩径比例不超过10%，拉入被修管道中，然后利用其记忆放松恢复原管径。

工艺是纯物理方法，不影响管材的强度，此工艺可适用PE100级以上管材，由于PE材料有预应力龟裂特性。

PE管穿插中难免会有划伤，而国外规范规定划痕超过10%，内衬管报废。

因此，由于挤缩工艺缩径比例小，穿插磨损大，国外规定只能内衬自承压标准管。

4.1.3 等径PE内衬拉缩工艺的技术特点分析拉缩工艺是将PE管通过滑模孔或定径滑轮口将管材纵向分子结构拉长变细后拉入被修管道中，容易对管材结构强度有伤害，造成管材应力损耗，影响原结构强度。

拉缩法工艺中为减少摩阻，要加润滑剂，使用中内衬管一但有破损，夹层中润滑剂对管内输送介质是一个长期的污染源。

拉缩工艺不能用材质较硬的PE100级以上管材，只能拉缩结构较软的PE80级以下薄壁管。

使用拉缩工艺内衬PE管，应充分考虑到PE穿插中的预应力龟裂及磨损问题，提高机械清管质量，完全去除管内毛刺。

此法对拉力要求过大，因此不能拉缩自承压标准管和大口径管材。

以上两种工艺，有个共同优点，就是一次穿插距离长，只要处理好牵引力和速度的关系，一次穿插距离可在1km以上。

但是，此两种工艺由于机械施工能力的限制，只能修复直径500mm以下管道。

4.1.4 内衬等径PE管的冷U型工艺与热定型U型工艺的技术对比分析为了减少PE管在穿插施工过程中的划伤机率，加大PE管在穿插过程的缩径比例，人们又发明了U型穿插工艺，也就是将PE内衬管先压成U型，使PE管缩径比例一下便达到了40%，然后再穿进被修复的管道中，打压使U型管复原涨紧在被修复的管内壁上，完成内衬工作。

目前市场上有两种U型内衬工艺，它们技术特点的区别是：4.1.5 内衬等径PE管的冷U型工艺的技术特点分析冷U型工艺的技术特点是：机械压U后，用高强度胶带将压U后的PE管缠绕定型，胶带同时还起到了穿插过程中保护PE管减少磨损的作用。

内衬PE管穿插到位后，封堵两端，打压1kg涨断胶带。

由于胶带很薄且韧，并不影响内衬PE管完全复原。

需要注意的是，压U缠绕胶带之前，最好应将PE管外壁尘土擦净，保证胶带与PE管的良好粘接性，以减少胶带在穿插中磨损后，使PE管松开的机率，保证穿插施工的顺利进行。

其次，由于PE管压U变型后，整体硬度提高，遇有被修管道起伏超过22°时应谨慎操作，或采取减少一次穿插长度来保证施工安全可靠。

4.1.6 内衬等径PE管的热定型U型法工艺的技术特点分析热定型U型法工艺特点是：压U前，用锅炉蒸气将PE管加温使之整体软化后压U，PE管压U缩径后立即用冷水使之冷却定型，穿插到位后用热蒸气使PE管再次软化，然后打压复原，完成整体PE内衬。

此工艺对压U机械要求不高。

压U机械不需要有很强的机械压U能力和自动缠带功能，但是，此工艺最不可取之处便是不均匀加温使PE管分子结构发生变化，冷却后PE管材弹性降低，两次加温冷却严重缩短了PE管的使用寿命。

国家建设部正在起草编写的PE内衬施工规范中已将热定型工艺排除在外。

4.1.7 内衬等径PE管技术综述一次穿插作业距离可长达1km多，减少了作业坑的开挖量，是内衬树脂技术不能比拟的。

工艺风险小，修复埋地管道合格率高，是内衬等径PE管技术的重要优点。

工期短，穿插速度快，造价低是内衬等径PE管技术广受欢迎的重要因素。

使用内衬等径PE管技术需要注意：(1) 内衬PE管材等级与质量是决不能忽视的重要问题，为了延长被修管道的使用寿命和承压能力，应选择PE100级材料生产的管材，而生产出的管材，也应符合100级质量标准，不允许在管材生产中添加PE100级料以外成份，如为降低生产成本使用再生料或低等级原料。

(2) 修复燃气管道。

应使用符合输气标准的专用PE100级管材，内衬PE管壁厚不应低于SDR26标准。

但是，如果输送的是煤焦油气，还需加大管壁厚度，因煤焦油气对PE材料有溶涨作用，应用时应慎重。

(3) 由于PE管材容易磨损划伤，清净被修管道内壁各种毛刺非常重要，对金属毛刺需采用机械强刮削去除毛刺，清除燃气管道内壁毛刺前，一定要先将管内积存的燃气残留吹扫置换干净，否则机械刮削产生的火花易引发爆燃事故。

(4) 如果内衬施工前各工序之间因故相隔时间超过5h以上时，每道工序开工前，仍然要重新进行管道吹扫工作后，方可进行下一工序的施工，因为，旧管道在过去生产运行中，泄露点会将燃气导入地层中，旧管道在断开维修施工时。

管内压力降低为零，地层中的残留燃气便会从旧管道泄露点回流聚集在被修管道内，极易发生事故。

(5) 此外，因气体是可压缩的，过去有些地区采取大管穿小管的缩径穿插技术，但是此工艺对地下管道资源浪费较大，不符合城市发展扩大，能源需求也同步增长的发展趋势，此外，内穿管道固定不好，运行中管道会上下抖动。

易使接口损坏，造成事故。

也不符合近年来管道贮气理念，大口径管道供气，有利于调峰。

上海等地区政府已明令限制使用缩径穿插工艺。

4.2 内衬树脂技术不同工艺的技术对比分析非开挖内衬树脂管修复埋地管道的基本原理是：将尼龙纤维毡或玻璃纤维毡与聚胺脂薄膜复合做成软管，浸入树脂，在水或气的压力作用下固化在被修管内壁上，形成树脂管中管。